反丁烯二酸基離子液體的合成及其抗菌性能研究.pdf

1、反丁烯二酸酯類(lèi)是廣泛使用的一類(lèi)抗菌劑，它們的特點(diǎn)是抗菌譜廣、對(duì)其它生物毒性低、環(huán)境相容性好，但其水溶性差，在使用過(guò)程中易出現(xiàn)分層，極大地影響了其使用效果。本論文以反丁烯二酸分子中的抗菌活性官能團(tuán)α，β-不飽和羰基結(jié)構(gòu)為母體，一方面通過(guò)酯化反應(yīng)形成反丁烯二酸單酯，以保證合成產(chǎn)物的親脂性；另一方面通過(guò)與季銨堿中和反應(yīng)生成季銨鹽，使其具有親水性。即在兩個(gè)羧基部位分別引入咪唑季銨和單酯基，得到“兩親”反丁烯二酸基離子液體，并初步研究了其抗菌活性

2、。主要研究工作和結(jié)果如下： (1)反丁烯二酸單酯的合成和表征 采用順丁烯二酸酐與醇為原料，用無(wú)水三氯化鋁為異構(gòu)劑進(jìn)行轉(zhuǎn)型，合成一系列的反丁烯二酸單酯，采用NMR、FTIR、熔點(diǎn)測(cè)定等方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表征。研究了物料比、異構(gòu)劑種類(lèi)、異構(gòu)溫度、異構(gòu)時(shí)間、異構(gòu)劑的用量等因素對(duì)反丁烯二酸單甲酯和反丁烯二酸單辛酯產(chǎn)率的影響，并通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化異構(gòu)化工藝。結(jié)果表明，合成反丁烯二酸單甲酯的最佳異構(gòu)化工藝條件為：異構(gòu)溫度80℃、異構(gòu)

3、時(shí)間2 h、異構(gòu)劑三氯化鋁0.7 g(順丁烯二酸酐質(zhì)量的12.9％)，此條件下反丁烯二酸單甲酯的產(chǎn)率為72.3％；合成反丁烯二酸單辛酯的最佳異構(gòu)化工藝條件：異構(gòu)溫度100℃、異構(gòu)時(shí)間4 h、異構(gòu)劑三氯化鋁0.2 g(順丁烯二酸酐質(zhì)量的8.1％)，此條件下反丁烯二酸單辛酯的產(chǎn)率為61.9％。 (2)烷基甲基咪唑季銨堿的合成和表征 采用N-甲基咪唑和鹵代烷，在N2保護(hù)下合成烷基甲基咪唑季銨鹽，然后過(guò)陰離子交換柱，得到烷基甲基

4、咪唑季銨堿，采用NMR、FTIR等方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表征。研究了物料比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)辛基甲基咪唑季銨鹽產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明，合成辛基甲基咪唑季銨鹽的最佳工藝條件：原料摩爾比n(C4H7N2)/n(C8H17Br)為1.0/1.1、反應(yīng)溫度65℃，反應(yīng)時(shí)間25 h，烷基甲基咪唑季銨堿的產(chǎn)率為98.5％。 (3)反丁烯二酸基離子液體的合成和表征 反丁烯二酸單酯和烷基甲基咪唑季銨堿以等摩爾比進(jìn)行中和反應(yīng)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去

5、水分，得到反丁烯二酸基離子液體，采用NMR、FTIR、電導(dǎo)測(cè)定等方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行表征，結(jié)果表明，所得到產(chǎn)物為反丁烯二酸基離子液體，且純度較高，易溶于水。 (4)反丁烯二酸基離子液體的抗菌活性 采用光電比濁法和平板法測(cè)定反丁烯二酸基離子液體對(duì)細(xì)菌、霉菌、酵母的抗菌效果。結(jié)果表明，反丁烯二酸基離子液體水溶性強(qiáng)，對(duì)供試的細(xì)菌、霉菌、酵母均有較好的抗菌作用，抗菌效果優(yōu)于常用的防腐抗菌劑山梨酸。其中，以帶有苯環(huán)的反丁烯二酸基離子液體

6、效果最好，對(duì)金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的MIC(最低抑菌濃度)為0.2 g/L，對(duì)大腸桿菌的MIC值為0.4 g/L。對(duì)供試毛霉、青霉、根霉、曲霉的MIC值為0.4 g/L，對(duì)啤酒酵母和白假絲酵母的MIC值分別為0.4 g/L、0.6 g/L。 反丁烯二酸基離子液體在pH為4～9時(shí)具有較好的抗菌活性，且在偏堿性環(huán)境中抗菌能力更強(qiáng)，而常用的山梨酸只能用在酸性條件而不能在堿性條件下使用；此外，反丁烯二酸基離子液體水溶性好，克服了反